聚乙烯胺/埃洛石纳米管混合基质膜的制备及其CO2/N2分离

• 作者: 侯蒙杰 凌军 刘成岑 张新儒 李晋平 王永洪
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 埃洛石纳米管 聚乙烯胺 膜 烟道气 CO2捕集
• 年，卷（期）: 2018,（9）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 4106-4113
• 页数: 8页
• 分类号: TQ028.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157.20180420

摘要

制备高性能的气体分离膜,是实现CO2高效回收的关键.为了提高CO2分离膜的性能,将中空管状结构的埃洛石纳米管(HNTs)添加到聚乙烯胺(PVAm)中配制涂膜液,并将PVAm-HNTs涂膜液涂覆到聚砜(PSf)超滤膜上制备PVAm-HNTs/PSf混合基质膜.其中PSf超滤膜作为支撑层,PVAm-HNTs致密涂层作为功能层,功能层结构与形态对CO2分离具有关键作用.采用XRD、SEM对HNTs的结构与形态进行表征,并借助FTIR和SEM对膜的形态与结构进行分析.在进料气为纯气条件下,系统地研究了HNTs添加量、进料压力、PVAm-HNTs涂层厚度对PVAm-HNTs/PSf膜的CO2分离性能影响,并考察了混合基质膜的CO2/N2混合气分离性能.结果显示:在水溶液中显示正电性的PVAm与负电性的HNTs具有较好的界面相容性.HNTs添加量为1％(质量)、PVAm-HNTs湿涂层厚度为50μm的混合基质膜,表现出最优的CO2分离性能.在进料气压力为0.1 MPa、测试温度为25℃、CO2/N2(15/85,体积比)混合气进料的条件下,膜的CO2渗透速率为178 GPU,CO2/N2选择性为83;该膜具有较好的稳定性,经过120 h运行后,渗透性和选择性仍能保持稳定.